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【摘 要】固化粉煤灰是近年来的一项研究成果，已在建筑、交通、市政等工程中得到推广应用，前景是广阔的。本文叙述了固化粉煤灰的物理力学性能、在工程中的具体应用及施工操作，并对该材料的标准与质量检测提出一些建议。
【关键词】固化粉煤灰；物理力学性能；应用；质量控制
0 引言
粉煤灰作为燃煤电厂的主要废料，其综合利用的有效途径之一就是作为筑路材料，这一利用对减少环境污染、节约土地有重大的意义。粉煤灰为粉性材料，渗透性大，易为雨水冲淋流失。这个遇水不稳定的弱点限制了粉煤灰更大范围的使用。因此，如何提高粉煤灰的抗剪强度、整体性、稳定性，是一个值得不断研究的课题。在交通量迅猛发展的今天，对道路工程建设提出了更高的要求。在道路建设工程中，为了能满足施工周期短、能快速通车的要求，需要加强对快速高强同时节约土方的筑路材料的研究。固化粉煤灰正是顺应了以上要求的研究成果之一。在粉煤灰中加入固化材料，将粉煤灰固化形成粉煤灰复合材料，它具有的特点是：密度小、强度高、施工适应性强、不须碾压夯实、和易性好、工程应用范围广、环境效益好。以上众多显著的特点使得固化粉煤灰越来越受到人们的关注。
1 固化粉煤灰的组成及物理力学性能
1.1 固化粉煤灰的组成设计
粉煤灰的基本性质：SiO2、Fe2O3、Al2O3、CaO、烧失量、细度等都有相应规定，宜比《公路路面基层施工技术规范》（JTJ034-2000）的要求高些。比如SiO2（≥56%）＋Al2O3（≥25%）总量≥82%，细度（0.075mm方孔筛筛余%）≤25%，烧失量≤12%等，各要求指标常常因粉煤灰的产地而有所差异。固化剂的基本性质：属一种粉煤灰增强胶结材料，由增强剂、Ⅰ级粉煤灰、MFA激发剂等材料组成，经过球磨工艺深加工充分激发其活性的材料。根据激发剂MFA含量高低把固化粉煤灰分为普通型和B型，B型的激发剂含量比较高，因此固化效果较好。
1.2 固化粉煤灰的物理力学性能
1.2.1 在以重型击实试验为基础的一系列性能试验，是在最大干密度和最佳含水量的情况下进行的。它是为固化粉煤灰作为道路基层、底基层材料应用提供依据。不同固化剂含量的固化粉煤灰的无侧限抗压强度随龄期的增长而增长，但早期强度增长较快，28天以后强度仍然有一定程度的增长，但增长幅度逐步减小。在固化剂配比选用中，普通型固化剂含量需不小于5%，B型固化剂含量需不小于4%，这样符合规范对底基层材料的最低强度要求。固化粉煤灰无侧限抗压强度与CBR值有近似的线性关系，可以建立性相应的经验公式：Y=115.74X+0.8567（Y（%）为CBR值，X（MPa）为无侧限抗压强度），为实际工程设计提供参考。
1.2.2 建立振动成型试件为基础的试验，为固化粉煤灰作为路基填筑材料应用提供依据。振动成型固化粉煤灰的无侧限抗压强度随龄期和固化剂含量的增长而增长。在满足规范对地基填筑材料CBR值的要求时，在固化剂配比选用中，固化剂含量不小于3%。固化粉煤灰固化剂含量和含水量一定时，CBR值随密度增加而增大，近似成线性关系。在实际作为路基填料时，在满足规范对CBR值要求时，可以一定程度降低固化粉煤灰的密度，突出它为轻质材料的优点。在实际工程中，固化粉煤灰的含水量一般都控制在40%～45%之间。
1.2.3 对固化粉煤灰的动力特性进行试验，得出一定的围压作用下，固化粉煤灰的弹性应变与动应力大小关系近似呈线性变化；在一定动应力下，不同围压对固化粉煤灰的弹性应变影响不大。对于5%固化剂含量的固化粉煤灰存在一个临界动应力，其值在90～100KPa之间，远大于车辆荷载下路基顶面竖向应力，其动态特性满足道路路基设计要求。
2 固化粉煤灰在道路工程中的应用
2.1 固化粉煤灰在挡土墙墙背、涵洞两侧、桥头、路基连接段路堤的回填应用
2.1.1 目前我们道路建设现状，往往由于施工工期紧张，或路桥标段的分配不合理造成了重要结构物端部回填和路桥连接路基段施工滞后的情况，按照《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）要求，挡土墙墙背、涵洞两侧、桥头回填应在相关结构物强度达到规定要求后，方能采用透水性能良好的砂质土或砂砾石土等进行分层对称回填夯实。路桥连接路基段则通常要求灰土层层碾压填筑。设计强调填料和压实度必须要符合要求，因为结构物与路堤之间往往形成的是倒三角形的契体，只能依靠人工夯实，碾压工具不好施工，施工压实度不容易达标，同时桥头路堤填方通常较高，灰土层层碾压填筑费时较多，而且还受天气限制，因此如何同时确保质量和进度的难题就出现了，而固化粉煤灰可以很好地解决这一问题。
2.1.2 首先从受力角度分析以上结构物与路堤之间倒三角形的契体回填固化粉煤灰的工艺。从抗剪强度S=σtg∮＋c（即粘性土库伦公式）分析，路基材料的抗剪切性能，一般回填土，其c、∮值在5～20Kpa，25°左右。而当每立方米固化粉煤灰混合料中的固化剂含量达到110Kg时，其c、∮值在龄期14d时，c值达到300Kpa，∮值达47°，抗剪强度比较高。其次，固化粉煤灰混合料很容易震捣成型，回填契体周边与其余填料密贴而且干缩小几乎等于零，该配比下的混合料已达到半刚性基础并且后期强度越来越高。固化粉煤灰混合料质量轻，抗剪性能好，在其它条件相同的情况下，在结构
管壁或井身的厚度，固化粉煤灰在窨井周围加固，通常在井周浇注宽度不小于40cm的固化粉煤灰层，利用固化粉煤灰的可塑性，振捣密实成型，结构上很合理，今后如需开挖维修也比较容易。固化粉煤灰沟槽回填成型24小时后，可在上面直接实施路面结构层施工，能缩短施工周期，能确保道路很快放行。
2.4 固化粉煤灰在路面底基层的应用
在一些大中城市的主城区道路的改造中，施工环保要求很高，但传统的灰土施工拌和、土方的运输洒落给人们带来了灰尘、不洁的干扰，为了减少对城市环境的负面影响，节省土源，减少灰尘，缩短施工周期，用固化粉煤灰做路床甚至路面底基层不失为一项上策，设计中按强度要求分别确定路床和路面底基层的固化粉煤灰中固化剂掺量，尤其反开挖后遇到软基，或地下管线丰富的路基回填使用固化粉煤灰处理显得更为合适，在遇到城市道路好土需要外运的情况时，固化粉煤灰造价并不比石灰土高。总之使用固化粉煤灰作路面底基层是一项值得推广的做法。
3 结束语
粉煤灰混合料在工程应用中显现的质量轻（1480Kg/m3），强度高，热稳定性好，水稳定性好，沉降稳定，早期的可流动性，可塑性，后期强度的稳步增长等优势以及粉煤灰快速增强固化剂对增强粉煤灰混合料的粘聚性，减少粉煤灰混合料水硬化后的裂缝，提高其抗剪性能以及经济、环境效益（利用三废，少用土地等），都说明该材料的应用前景是广阔的。
虽然我们对固化粉煤灰做了一些工程应用，也做了不少试验，取得了一些数据成果和经验，但对粉煤灰快速增强固化剂的认识还停留在起步阶段，许多试验、研究还正在进行之中，更好的组合、开发还有待我们进一步地发掘。
【关键词】固化粉煤灰；物理力学性能；应用；质量控制
0 引言
粉煤灰作为燃煤电厂的主要废料，其综合利用的有效途径之一就是作为筑路材料，这一利用对减少环境污染、节约土地有重大的意义。粉煤灰为粉性材料，渗透性大，易为雨水冲淋流失。这个遇水不稳定的弱点限制了粉煤灰更大范围的使用。因此，如何提高粉煤灰的抗剪强度、整体性、稳定性，是一个值得不断研究的课题。在交通量迅猛发展的今天，对道路工程建设提出了更高的要求。在道路建设工程中，为了能满足施工周期短、能快速通车的要求，需要加强对快速高强同时节约土方的筑路材料的研究。固化粉煤灰正是顺应了以上要求的研究成果之一。在粉煤灰中加入固化材料，将粉煤灰固化形成粉煤灰复合材料，它具有的特点是：密度小、强度高、施工适应性强、不须碾压夯实、和易性好、工程应用范围广、环境效益好。以上众多显著的特点使得固化粉煤灰越来越受到人们的关注。
1 固化粉煤灰的组成及物理力学性能
1.1 固化粉煤灰的组成设计
粉煤灰的基本性质：SiO2、Fe2O3、Al2O3、CaO、烧失量、细度等都有相应规定，宜比《公路路面基层施工技术规范》（JTJ034-2000）的要求高些。比如SiO2（≥56%）＋Al2O3（≥25%）总量≥82%，细度（0.075mm方孔筛筛余%）≤25%，烧失量≤12%等，各要求指标常常因粉煤灰的产地而有所差异。固化剂的基本性质：属一种粉煤灰增强胶结材料，由增强剂、Ⅰ级粉煤灰、MFA激发剂等材料组成，经过球磨工艺深加工充分激发其活性的材料。根据激发剂MFA含量高低把固化粉煤灰分为普通型和B型，B型的激发剂含量比较高，因此固化效果较好。
1.2 固化粉煤灰的物理力学性能
1.2.1 在以重型击实试验为基础的一系列性能试验，是在最大干密度和最佳含水量的情况下进行的。它是为固化粉煤灰作为道路基层、底基层材料应用提供依据。不同固化剂含量的固化粉煤灰的无侧限抗压强度随龄期的增长而增长，但早期强度增长较快，28天以后强度仍然有一定程度的增长，但增长幅度逐步减小。在固化剂配比选用中，普通型固化剂含量需不小于5%，B型固化剂含量需不小于4%，这样符合规范对底基层材料的最低强度要求。固化粉煤灰无侧限抗压强度与CBR值有近似的线性关系，可以建立性相应的经验公式：Y=115.74X+0.8567（Y（%）为CBR值，X（MPa）为无侧限抗压强度），为实际工程设计提供参考。
1.2.2 建立振动成型试件为基础的试验，为固化粉煤灰作为路基填筑材料应用提供依据。振动成型固化粉煤灰的无侧限抗压强度随龄期和固化剂含量的增长而增长。在满足规范对地基填筑材料CBR值的要求时，在固化剂配比选用中，固化剂含量不小于3%。固化粉煤灰固化剂含量和含水量一定时，CBR值随密度增加而增大，近似成线性关系。在实际作为路基填料时，在满足规范对CBR值要求时，可以一定程度降低固化粉煤灰的密度，突出它为轻质材料的优点。在实际工程中，固化粉煤灰的含水量一般都控制在40%～45%之间。
1.2.3 对固化粉煤灰的动力特性进行试验，得出一定的围压作用下，固化粉煤灰的弹性应变与动应力大小关系近似呈线性变化；在一定动应力下，不同围压对固化粉煤灰的弹性应变影响不大。对于5%固化剂含量的固化粉煤灰存在一个临界动应力，其值在90～100KPa之间，远大于车辆荷载下路基顶面竖向应力，其动态特性满足道路路基设计要求。
2 固化粉煤灰在道路工程中的应用
2.1 固化粉煤灰在挡土墙墙背、涵洞两侧、桥头、路基连接段路堤的回填应用
2.1.1 目前我们道路建设现状，往往由于施工工期紧张，或路桥标段的分配不合理造成了重要结构物端部回填和路桥连接路基段施工滞后的情况，按照《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）要求，挡土墙墙背、涵洞两侧、桥头回填应在相关结构物强度达到规定要求后，方能采用透水性能良好的砂质土或砂砾石土等进行分层对称回填夯实。路桥连接路基段则通常要求灰土层层碾压填筑。设计强调填料和压实度必须要符合要求，因为结构物与路堤之间往往形成的是倒三角形的契体，只能依靠人工夯实，碾压工具不好施工，施工压实度不容易达标，同时桥头路堤填方通常较高，灰土层层碾压填筑费时较多，而且还受天气限制，因此如何同时确保质量和进度的难题就出现了，而固化粉煤灰可以很好地解决这一问题。
2.1.2 首先从受力角度分析以上结构物与路堤之间倒三角形的契体回填固化粉煤灰的工艺。从抗剪强度S=σtg∮＋c（即粘性土库伦公式）分析，路基材料的抗剪切性能，一般回填土，其c、∮值在5～20Kpa，25°左右。而当每立方米固化粉煤灰混合料中的固化剂含量达到110Kg时，其c、∮值在龄期14d时，c值达到300Kpa，∮值达47°，抗剪强度比较高。其次，固化粉煤灰混合料很容易震捣成型，回填契体周边与其余填料密贴而且干缩小几乎等于零，该配比下的混合料已达到半刚性基础并且后期强度越来越高。固化粉煤灰混合料质量轻，抗剪性能好，在其它条件相同的情况下，在结构
管壁或井身的厚度，固化粉煤灰在窨井周围加固，通常在井周浇注宽度不小于40cm的固化粉煤灰层，利用固化粉煤灰的可塑性，振捣密实成型，结构上很合理，今后如需开挖维修也比较容易。固化粉煤灰沟槽回填成型24小时后，可在上面直接实施路面结构层施工，能缩短施工周期，能确保道路很快放行。
2.4 固化粉煤灰在路面底基层的应用
在一些大中城市的主城区道路的改造中，施工环保要求很高，但传统的灰土施工拌和、土方的运输洒落给人们带来了灰尘、不洁的干扰，为了减少对城市环境的负面影响，节省土源，减少灰尘，缩短施工周期，用固化粉煤灰做路床甚至路面底基层不失为一项上策，设计中按强度要求分别确定路床和路面底基层的固化粉煤灰中固化剂掺量，尤其反开挖后遇到软基，或地下管线丰富的路基回填使用固化粉煤灰处理显得更为合适，在遇到城市道路好土需要外运的情况时，固化粉煤灰造价并不比石灰土高。总之使用固化粉煤灰作路面底基层是一项值得推广的做法。
3 结束语
粉煤灰混合料在工程应用中显现的质量轻（1480Kg/m3），强度高，热稳定性好，水稳定性好，沉降稳定，早期的可流动性，可塑性，后期强度的稳步增长等优势以及粉煤灰快速增强固化剂对增强粉煤灰混合料的粘聚性，减少粉煤灰混合料水硬化后的裂缝，提高其抗剪性能以及经济、环境效益（利用三废，少用土地等），都说明该材料的应用前景是广阔的。
虽然我们对固化粉煤灰做了一些工程应用，也做了不少试验，取得了一些数据成果和经验，但对粉煤灰快速增强固化剂的认识还停留在起步阶段，许多试验、研究还正在进行之中，更好的组合、开发还有待我们进一步地发掘。